川西坳陷上三疊統(tǒng)須一段烴源巖地球化學(xué)特征分析

楊 見，張 敏

油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長江大學(xué)) (長江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院，湖北荊州434023)

陳曉娜

(中石化中原油田分公司采油二廠，河南 濮陽 457532)

川西坳陷上三疊統(tǒng)須一段烴源巖地球化學(xué)特征分析

楊 見，張 敏

油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長江大學(xué)) (長江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院，湖北荊州434023)

陳曉娜

(中石化中原油田分公司采油二廠，河南 濮陽 457532)

基于巖石熱解、有機(jī)質(zhì)顯微組分等實(shí)測數(shù)據(jù)，對川西坳陷上三疊統(tǒng)須一段(馬鞍塘子組-小塘子組)的烴源巖地球化學(xué)特征進(jìn)行分析。研究認(rèn)為，川西坳陷須一段的有機(jī)質(zhì)類型比較豐富，包括Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型有機(jī)質(zhì)，其中中段以Ⅲ型有機(jī)質(zhì)為主，Ⅰ型有機(jī)質(zhì)次之，而北段和南段基本上都是Ⅲ型有機(jī)質(zhì)；有機(jī)質(zhì)豐度在平面上變化較大，但絕大多數(shù)超出殘余有機(jī)碳的下限值(0.5%)，部分樣品達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)，平均值大于1.0%，整體為中等-好的烴源巖，北段少數(shù)的灰?guī)r也具有一定的生烴能力；須一段烴源巖普遍處于高成熟-過成熟演化階段，因而生烴潛力非常可觀；與須三、五段烴源巖的有關(guān)地球化學(xué)特征進(jìn)行對比分析，進(jìn)一步表明須一段為川西坳陷上三疊統(tǒng)主力烴源巖。

川西坳陷；須一段；上三疊統(tǒng)；主力烴源巖

自從發(fā)現(xiàn)川西坳陷深源氣以來，許多學(xué)者一直致力于川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組沉積巖的研究，根據(jù)各層段供烴能力的差異、生儲蓋判別標(biāo)準(zhǔn)和沉積地質(zhì)特征等因素，把川西坳陷須家河組的須一、三、五段作為主力氣源巖及區(qū)域性蓋層，將須二、四段作為主力儲層及次要?dú)庠磶r[1-7]。其中須一段是上三疊統(tǒng)在川西坳陷埋藏最深的沉積層段，與下伏的中三疊統(tǒng)雷口坡組沉積巖成不整合接觸，而上覆的須二段和須三段分別為其油氣提供理想的儲層和區(qū)域性蓋層[8]。然而長期以來，由于川西坳陷須一段的沉積環(huán)境復(fù)雜且鉆井資料較少，致使針對須一段(馬鞍塘子組-小塘子組)能否為須二段提供充足的氣源形成工業(yè)氣藏的研究未有明確的認(rèn)識。為此，筆者對川西坳陷上三疊統(tǒng)須一段烴源巖地球化學(xué)特征進(jìn)行了分析。

1 有機(jī)質(zhì)豐度及成熟度

為了更加科學(xué)地對該區(qū)烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度進(jìn)行綜合評價，筆者依據(jù)所取樣品的井位、地球化學(xué)特征及區(qū)域地質(zhì)背景，把川西坳陷上三疊統(tǒng)須一段分為南段、中段和北段，其中中段細(xì)分為西鴨子河-金馬場區(qū)、洛帶、川合-川江-豐谷及龍門山前緣陡坡帶。

川西坳陷南段的黑色泥質(zhì)巖的有機(jī)碳含量為0.83%～4.38%，平均2.31%；川西坳陷中段有機(jī)質(zhì)豐度最高的是鴨子河-金馬場區(qū)(如川鴨92、川鴨95和金深1井)，其黑色頁巖的有機(jī)碳含量為0.65%～9.07%，平均2.83%；有機(jī)質(zhì)豐度最低的是川合-川江-豐谷區(qū)(如川豐563、川江566、川高561和川合100井)，其黑色頁巖的有機(jī)碳含量為0.54%～1.84%，平均1.01%，在龍門山前緣陡坡帶(如龍深1井)沉積的少量海相碳酸鹽，其有機(jī)碳含量為0.22%～0.72%，平均0.37%；川西坳陷北段的灰黑色泥巖的有機(jī)碳含量為0.19%～12.70%，平均1.52%。

圖1 川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組須一段的有機(jī)質(zhì)成熟度隨深度的變化

須一段(馬鞍塘子組-小塘子組)是川西坳陷上三疊統(tǒng)埋藏最深的沉積層段，有機(jī)質(zhì)演化程度高。整個須一段烴源巖的有機(jī)質(zhì)基本上處于高成熟階段，其中川西中段烴源巖的有機(jī)質(zhì)甚至已達(dá)到過成熟階段(見圖1)。如此高的演化程度，必然導(dǎo)致烴源巖的生烴潛力降低，以致失去判別該區(qū)原始有機(jī)質(zhì)生烴潛力的意義。目前須一段烴源巖的生烴潛力在總體上分布是北段高于南段，以中段為最低，其原因可能是由于有機(jī)質(zhì)演化程度不同造成的。

若以殘余有機(jī)碳0.5%作為下限值，就整個川西坳陷上三疊統(tǒng)的馬鞍塘子組-小塘子組而言，即使不考慮有機(jī)質(zhì)演化程度對豐度的影響，其泥頁巖的殘余有機(jī)碳仍然達(dá)到中等-好的烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)。若以0.1%～0.25%為高成熟-過成熟碳酸鹽烴源巖有機(jī)碳下限值[9]，該區(qū)深處的碳酸鹽烴源巖仍具有一定的生烴能力。

2 有機(jī)質(zhì)類型

圖2 川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組須一段中段全巖顯微組分三角圖

川西坳陷上三疊統(tǒng)馬鞍塘子組-小塘子組(T3m+t)的沉積環(huán)境處于海陸過度相，物源供給在橫向和縱向上變化較大。全巖鏡檢結(jié)果表明，川西坳陷中段暗色泥巖中存在Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型3種有機(jī)質(zhì)類型，其中Ⅲ型為主，Ⅰ型次之(見圖2)。具有較好生烴能力的腐泥組加殼質(zhì)組占總組分的0～77%，平均29.54%；具有中等生氣能力的鏡質(zhì)組占總組分的1.00%～100%，平均42.84%，而不具生烴能力的惰質(zhì)組11.5%～42.5%，平均24.38%。

對烴源巖提取可溶有機(jī)質(zhì)的族組分分析結(jié)果(見表1)表明，川西坳陷上三疊統(tǒng)馬鞍塘子組-小塘子組的南段和北段的烴源巖有機(jī)質(zhì)基本上都是Ⅲ型有機(jī)質(zhì)。數(shù)據(jù)顯示，瀝青質(zhì)與非烴占總組分高達(dá)64.17%～81.15%，這可能是有機(jī)質(zhì)演化程度高造成的，如果排除有機(jī)質(zhì)成熟度的影響，該地區(qū)原始有機(jī)質(zhì)類型是較好的。

表1 川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組須一段南、北段烴源巖族組分?jǐn)?shù)據(jù)表

3 烴源巖排烴對比分析

烴源巖中的原始有機(jī)質(zhì)干酪根在地質(zhì)演化過程中，若生成的烴類沒有發(fā)生運(yùn)移作用，那么有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率S1/(S1+S2)隨有機(jī)質(zhì)演化程度的加深而不斷增加；若發(fā)生運(yùn)移排烴作用，S1/(S1+S2)隨有機(jī)質(zhì)演化程度的加深將出現(xiàn)復(fù)雜但有規(guī)律的變化[9]。川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組須三段、須五段與須一段有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率與成熟度之間的關(guān)系如圖3所示。由圖3可知，最高熱解峰溫Tmax值在440～470℃時，S1/(S1+S2)隨Tmax值增加而增加，這表明生成的烴量正在不斷滿足巖石自身孔隙水溶、油溶和毛細(xì)管封閉等多種形式的存留需要,這一過程或許有少量的液態(tài)烴、氣態(tài)烴以水溶相和擴(kuò)散相排出；Tmax值在 470～510℃時，S1/(S1+S2)隨Tmax值增加而迅速降低，這主要是由于源巖中已生成的殘余可溶有機(jī)質(zhì)在高溫下裂解，生成凝析油-濕氣，在增高的地層壓力下，以幕式方式大量排出；Tmax值在510～580℃時，S1/(S1+S2)隨Tmax值增加總體上有所增加，這可能是殘余干酪根在不斷達(dá)到新的結(jié)構(gòu)化學(xué)平衡過程中，部分轉(zhuǎn)化為可溶有機(jī)質(zhì)，但在異常高壓下，抑制了向氣態(tài)烴的轉(zhuǎn)化。在Tmax值大于580℃時，溫度的作用超過壓力的抑制作用，有少量的干氣排出，直至生烴潛力枯竭。

勘探實(shí)踐證實(shí)，川西坳陷上三疊統(tǒng)須三段、須五段為主力烴源巖，為該區(qū)域氣藏的形成做出重要貢獻(xiàn)，而須家河組須一段與須三段、須五段烴源巖的地球化學(xué)特征很相似，盡管其殘余有機(jī)碳豐度有所降低，那也很可能是有機(jī)質(zhì)演化程度的差異造成的(見圖4)。兩者的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率隨有機(jī)質(zhì)演化的變化規(guī)律表明，須一段確實(shí)可以作為川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組主力烴源巖。

圖3 川西坳陷上三疊統(tǒng)須三段、須五段有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率與成熟度之間的關(guān)系 圖4 川西坳陷上三疊統(tǒng)須一段有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率與成熟度之間的關(guān)系

4 結(jié) 論

1)川西坳陷須一段的有機(jī)質(zhì)類型比較豐富，包括Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型有機(jī)質(zhì)，其中中段以Ⅲ型有機(jī)質(zhì)為主，Ⅰ型有機(jī)質(zhì)次之，而北段和南段基本上都是Ⅲ型有機(jī)質(zhì)。

2)有機(jī)質(zhì)豐度在平面上變化較大，但絕大多數(shù)超出殘余有機(jī)碳的下限值(0.5%)，部分樣品達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)，平均值大于1.0%，整體為中等-好的烴源巖，此外北段少數(shù)的灰?guī)r也具有一定的生烴能力。

3)須一段烴源巖普遍處于高成熟-過成熟演化階段，因而生烴潛力非常可觀。

4)與須三、五段烴源巖的有關(guān)地球化學(xué)特征進(jìn)行對比分析，進(jìn)一步表明須一段為川西坳陷上三疊統(tǒng)主力烴源巖。

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[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.12.013

TE122.3

A

1673-1409(2012)12-N041-03